JP5842719B2

JP5842719B2 - 車両用シートフレームの製造方法

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Publication number: JP5842719B2
Application number: JP2012091803A
Authority: JP
Inventors: 寿人 ▲高▼内; 赤池　文敏; 文敏赤池
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2032-04-13
Also published as: JP2013220677A

Description

本発明は、車両用シートフレームの製造方法に関する。詳しくは、互いに融点の異なる異種の金属材料より成る第１の構成フレームと第２の構成フレームとを備えた車両用シートフレームの製造方法に関する。

従来、車両用シートのフレーム構造として、アルミニウム合金の押出し材から成るフレーム材と、鋼材から成るフレーム材と、を一体に接合したものが知られている（特許文献１）。

特開２０１１−１４３８１６号公報

しかし、上記特許文献１に記載の従来技術のように、互いに融点の異なる異種の金属同士を溶接により接合すると、接合界面に脆弱な金属間化合物が生成されやすく、充分な接合強度が得られないという問題がある。本発明は、上記問題を解決するものとして創案されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、互いに融点の異なる異種の金属材料より成るフレーム同士を十分な接合強度が得られるように接合できるようにすることにある。

上記課題を解決するために、本発明の車両用シートフレームの製造方法は次の手段をとる。
第１の発明は、互いに融点の異なる異種の金属材料より成る第１の構成フレームと第２の構成フレームとを備えた車両用シートフレームの製造方法である。第１の構成フレームは、閉じた横断面形状を持つ構成とされ、第２の構成フレームは、金属材料の射出成形材から成る構成とされている。第２の構成フレームを成形する溶融金属が流し込まれる成形型内に第１の構成フレームをセットし、第１の構成フレームの外周面の周方向の全域に上記溶融金属を環状に閉じた形で囲うように行き渡らせて一体的に接合させた状態に硬化させることにより、第２の構成フレームと第１の構成フレームとを互いに一体化させる構成とした。

この第１の発明によれば、互いに融点の異なる異種の金属材料より成る第１の構成フレームと第２の構成フレームとを、溶接することなく接合することができる。具体的には、第１の構成フレームの周面に第２の構成フレームを成形する溶融金属を行き渡らせて一体的に接合させた状態に硬化させる構成により、これらを十分な接合強度が得られるように接合することができる。

第２の発明は、上述した第１の発明において、第１の構成フレームを第２の構成フレームよりも融点の高い金属材料により形成したものである。

この第２の発明によれば、第１の構成フレームの周面に第２の構成フレームを成形する溶融金属を行き渡らせても、第１の構成フレームが溶け難くなるため、これらを目的の形に良好に接合することができる。

第３の発明は、上述した第１又は第２の発明において、第１の構成フレームをアルミニウム合金の押出し成形により形成してシートバックのサイドフレームに採用し、第２の構成フレームをマグネシウム合金の射出成形により形成して上記サイドフレームと一体的とされるシートバックの上部又は下部のフレームに採用したものである。

この第３の発明によれば、第１の構成フレームをアルミニウム合金の押出し成形により形成してシートバックのサイドフレームに採用することにより、シートバックのサイドフレームを軽量かつ構造強度の高い構成とすることができる。具体的には、第１の構成フレームを構造強度の高い閉断面形状に形成したり、その内部に補強用のリブを跨らせた断面形状にしたりすることができ、マグネシウム合金の射出成形時においても、射出圧によって断面形状が押し潰されないように強固な形状に形成することができる。また、第２の構成フレームをマグネシウム合金の射出成形により形成してシートバックの上部又は下部のフレームに採用することにより、この上部又は下部のフレームを、複雑構造のものであっても簡便に、軽量かつ高強度に形成することができる。

実施例１のシートバックフレームの構成を示した斜視図である。図１のII-II線断面図である。実施例２のシートバックフレームの構成を示した要部断面図である。実施例３のシートバックフレームの構成を示した要部断面図である。（ａ）〜（ｃ）他の実施例の車両用シートフレームの構成を示した要部断面図である。（ａ）〜（ｂ）他の実施例の車両用シートフレームの構成を示した要部断面図である。他の実施例の車両用シートフレームの構成を示した要部断面図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。

始めに、実施例１の車両用シートフレームの構成について、図１〜図２を用いて説明する。本実施例の車両用シートフレームは、自動車の運転席シートの後ろ側に配設されたセカンドシートのシートバックの骨格を成すシートバックフレーム１として構成されている。このシートバックフレーム１は、シートバックの上下左右の各側部の骨格を成す四角枠状の形に形成されている。具体的には、このシートバックフレーム１は、アルミニウム合金の押出し材より成る縦長状のサイドフレーム１０と、このサイドフレーム１０の上端部と下端部とにそれぞれ横側の端部が結合されてサイドフレーム１０と横並び状に一体的に形成された「コ」字形状の枠フレーム２０と、によって四角枠状に組まれて構成されている。上述したサイドフレーム１０は、シートバックの車両外側の側部の骨格を成しており、枠フレーム２０は、シートバックの上側部と車両内側の側部と下側部の骨格を成している。ここで、サイドフレーム１０が本発明の「第１の構成フレーム」に相当し、枠フレーム２０が本発明の「第２の構成フレーム」に相当する。

上述したサイドフレーム１０は、アルミニウム合金の押出し成形により、断面が均一な縦長状のストレートな角筒形状に形成されている。詳しくは、サイドフレーム１０は、前後方向に長尺な矩形の横断面形状をもつ角筒形状に形成されている。サイドフレーム１０がアルミニウム合金の押出し材により形成されることにより、サイドフレーム１０は、比較的軽量でありながら、曲げや捩りに対する高い構造高度を備えた構成とされている。ここで、本実施例のシートバックフレーム１が適用されている車両用シートは、着座乗員の身体を拘束する図示しないシートベルト装置がシートバック付けの構成となっており、上述したサイドフレーム１０の上部に、図示しないシートベルト装置のベルトウェビングを前側に引き出すための引出口Ｂｏが設定されている。

このように、シートベルト装置がシートバック付けの構成となっていることにより、上述したベルトウェビングの引出口Ｂｏが設定された車両外側のサイドフレーム１０には、車両の前突発生時に、着座乗員の身体をベルトウェビングにより受け止めることによる荷重により、上記引出口Ｂｏを入力点として下端を支点に前方向に曲げられる大荷重がかけられることとなる。そのため、車両外側のサイドフレーム１０には、上述したような大荷重が入力された場合にも、これを強い力で支持することのできる高い構造強度を備えた構成が要求される。そこで、本実施例では、上記のようにサイドフレーム１０をアルミニウム合金の押出し材により、前後方向に長尺な矩形の閉じた横断面形状に形成することにより、サイドフレーム１０を上述した大荷重にも耐えることのできる高い構造強度をもたせた構成としている。

一方、上述した「コ」字形状の枠フレーム２０は、マグネシウム合金の射出成形（チクソモールディング）により形成されている。このような成形法を用いることにより、枠フレーム２０は、一度の成形によって、シートバックの上側部の骨格を成す横長状の上枠部２１と、シートバックの上記サイドフレーム１０とは反対側（車両内側）の側部の骨格を成す縦長状の横枠部２２と、シートバックの下側部の骨格を成す横長状の下枠部２３と、を一体に有する「コ」字形状に簡便に形作られている。

詳しくは、上記枠フレーム２０には、上述した他にも、上枠部２１に図示しないヘッドレストのステーを固定するための筒状の２本のサポート部材をそれぞれ装着するための角筒状のホルダー部２１Ａがあったり、横枠部２２や下枠部２３に図示しないバネやワイヤー等の装備部材を引掛けるための孔部２４があったり、全体に補強用のリブ形状や何らかの目的のための溝形状などの凹凸状の起伏部２５があったりする複雑形状となっている。しかし、このような複雑形状の枠フレーム２０が、上述したようにマグネシウム合金の射出成形（チクソモールディング）により形成されていることにより、一度の射出成形によって目的とする形に良好に形作られている。上記のように形成された枠フレーム２０は、マグネシウム合金の鋳物として形成されていることで厚みがあるが軽量であり、高い構造強度を備えた構成とされている。

上述した枠フレーム２０は、その射出成形時に、成形型内にサイドフレーム１０がセットされてインサートされた状態で溶融金属が射出されて流し込まれて硬化されることにより、サイドフレーム１０と一体的に接合された状態として形成されている。具体的には、サイドフレーム１０は、成形型内における、枠フレーム２０の上枠部２１の自由端側の端部が成形される箇所（囲い部２１Ｂ）と下枠部２３の自由端側の端部が成形される箇所（囲い部２３Ａ）との間に跨って架け渡されるようにセットされ、成形型内にマグネシウム合金の溶融金属が流し込まれることにより、その上端部と下端部の各外周面（周面１０Ａ）を囲うように溶融金属が流し込まれて（囲い部２１Ｂ，２３Ａ）一体的に接合された状態に硬化されるようになっている。

上述したサイドフレーム１０の上端部と下端部の各周面１０Ａを囲うように溶融金属が流し込まれて形成された各囲い部２１Ｂ，２３Ａは、その環状に閉じた囲い形状により、サイドフレーム１０の各周面１０Ａに対して強固に連結された状態を維持可能な高い構造強度を備えていると共に、サイドフレーム１０の各周面１０Ａに対して広く面接合された状態として、サイドフレーム１０の各周面１０Ａに対して高い接合強度で接合された状態とされている。

ここで、上述した枠フレーム２０の射出成形時に成形型内に流し込まれるマグネシウム合金は、成形型内にセットされるアルミニウム合金製のサイドフレーム１０よりも融点が低く構成されている。したがって、サイドフレーム１０の上端部と下端部の各周面１０Ａに枠フレーム２０を成形する溶融金属を行き渡らせても、サイドフレーム１０が溶け難くなっているため、これらを目的の形に良好に接合することができる。

このように、本実施例の車両用シートフレーム（シートバックフレーム１）は、互いに融点の異なる異種の金属材料より成る２つのフレーム同士（アルミニウム合金の押出し材より成るサイドフレーム１０と、マグネシウム合金のチクソモールディングより成る枠フレーム２０）を、互いに溶接することなく十分な接合強度が得られるように接合されている。また、サイドフレーム１０をアルミニウム合金の押出し成形により形成したことにより、サイドフレーム１０を軽量かつ構造強度の高い構成とすることができると共に、構造強度の高い閉断面形状の形に簡便に形成することができる。したがって、マグネシウム合金の射出成形時においても、射出圧によって断面形状が押し潰されないように強固な構造（形状）にすることができる。また、枠フレーム２０をマグネシウム合金の射出成形により形成したことにより、枠フレーム２０を、複雑構造のものであっても簡便に、軽量かつ高強度に形成することができる。なお、枠フレーム２０の囲い部２１Ｂ，２３Ａは、必ずしもサイドフレーム１０の周面１０Ａ全部を囲う環状形状となっていなくてもよく、サイドフレーム１０の周面１０Ａを囲うように有端状の形（横断面が開いた形）に形成されたものであってもよい。

続いて、実施例２の車両用シートフレーム（シートバックフレーム１）の構成について、図３を用いて説明する。なお、本実施例では、実施例１で説明したシートバックフレーム１と実質的な構成及び作用が同じとなる箇所については、これらと同一の符号を付して説明を省略し、構成が異なる箇所について詳しく説明することとする。本実施例のシートバックフレーム１は、アルミニウム合金の押出し材より成るサイドフレーム１０（第１の構成フレーム）の横断面形状が、前後方向に長尺な矩形の閉じた横断面形状に形成されている点は実施例１の構成と同じであるが、その矩形の横断面を構成する各辺の中央が内側に凹んだ凹条１１を有した横断面形状に形成されている。

上記凹条１１を有する横断面形状のサイドフレーム１０の上端部と下端部の各周面１０Ａに、枠フレーム２０（第２の構成フレーム）を成形するマグネシウム合金の溶融金属が流し込まれて硬化されることにより、これら周面１０Ａを囲うように形成された各囲い部２１Ｂ，２３Ａは、サイドフレーム１０の各凹条１１内にも溶融金属が流し込まれて硬化された状態として、サイドフレーム１０の各周面１０Ａに対してより広く面接合されると共に、各凹条１１との嵌合により周方向の嵌合力が高められた状態としてより高い接合強度で接合された状態とされている。

このように、サイドフレーム１０をアルミニウム合金の押出しにより成形する技術を利用して、サイドフレーム１０を上記凹条１１を有した矩形の閉じた横断面形状に簡便に形成することができる。したがって、サイドフレーム１０を強固な閉じ断面形状の形に形成することができると共に、サイドフレーム１０にチクソモールディングによってマグネシウム合金より成る枠フレーム２０を強固に一体的に接合した状態に成形することができる。

続いて、実施例３の車両用シートフレーム（シートバックフレーム１）の構成について、図４を用いて説明する。なお、本実施例では、実施例１で説明したシートバックフレーム１と実質的な構成及び作用が同じとなる箇所については、これらと同一の符号を付して説明を省略し、構成が異なる箇所について詳しく説明することとする。本実施例のシートバックフレーム１は、アルミニウム合金の押出し材より成るサイドフレーム１０（第１の構成フレーム）の横断面形状が、前後方向に長尺な矩形の閉じた横断面形状に形成されている点は実施例１の構成と同じであるが、その外周面（周面１０Ａ）が、表面粗さの粗い形質に仕上げられている。

上記表面粗さの粗いサイドフレーム１０の周面１０Ａに、枠フレーム２０（第２の構成フレーム）を成形するマグネシウム合金の溶融金属が流し込まれて硬化されることにより、これら周面１０Ａを囲うように形成された各囲い部２１Ｂ，２３Ａは、サイドフレーム１０の表面粗さの粗い周面１０Ａに絡み付くように流し込まれて硬化された状態として、サイドフレーム１０の各周面１０Ａに対してより広く面接合されると共に、表面粗さの粗い周面１０Ａとの絡み付いた結合により周方向の嵌合力が高められた状態としてより高い接合強度で接合された状態とされている。

このように、枠フレーム２０をチクソモールディングによってサイドフレーム１０に一体成形する技術を利用して、サイドフレーム１０の周面１０Ａの表面粗さを粗くする簡単な構成により、サイドフレーム１０に対する枠フレーム２０の接合強度を効果的に高めることができる。

以上、本発明の実施形態を３つの実施例を用いて説明したが、本発明は上記実施例のほか各種の形態で実施することができるものである。例えば、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、アルミニウム合金の押出し材より成るサイドフレーム１０（第１の構成フレーム）の横断面形状を、矩形の内部にリブ１２を突出させた形に形成してもよい。サイドフレーム１０がアルミニウム合金の押出しにより成形される技術を利用することで、このようなリブ１２を立てたサイドフレーム１０の横断面形状を簡便に形成することができる。図５（ａ）に示すサイドフレーム１０は、矩形の横断面形状の内部中央に、板状のリブ１２が短手方向に架け渡されるように形成された横断面形状とされている。図５（ｂ）に示すサイドフレーム１０は、矩形の横断面形状の内部中央に、板状のリブ１２が、短手方向の両側壁から突起状に張り出して形成された横断面形状とされている。図５（ｃ）に示すサイドフレーム１０は、矩形の横断面形状の内部四隅に、肉盛り状に形状を厚肉化させるリブ１２が形成された横断面形状とされている。これらリブ１２が形成された構成により、サイドフレーム１０の構造強度がより高められた構成となっている。

また、図６（ａ）〜（ｂ）に示すように、アルミニウム合金の押出し材より成るサイドフレーム１０（第１の構成フレーム）の横断面形状を、「Ｈ」字状の開断面形状（図６（ａ））の形としたり、矩形の外周部にひれ部１３を突出させて形成した形にしてもよい。サイドフレーム１０がアルミニウム合金の押出しにより成形される技術を利用することで、このような開断面形状や閉断面に突起を立てるサイドフレーム１０の横断面形状を簡便に形成することができる。図６（ａ）に示すサイドフレーム１０は、「Ｈ」字状の開断面の各端部に、開口を閉じる方向に向けて短く突出するひれ部１３が形成されており、これらひれ部１３によって開口が窄められた空間内に、枠フレーム２０（第２の構成フレーム）を成形するマグネシウム合金の溶融金属が流し込まれて硬化されることにより、枠フレーム２０がサイドフレーム１０に強固に一体的に接合された状態とされている。図６（ｂ）に示すサイドフレーム１０は、矩形の外周部の四隅の各端部に、フック状に折れ曲がって延びることでサイドフレーム１０の側部に開口が窄められる形の空間を形成するひれ部１３が突出して形成されており、これらひれ部１３によって開口が窄められた空間内に、枠フレーム２０を成形するマグネシウム合金の溶融金属が流し込まれて硬化されることにより、枠フレーム２０がサイドフレーム１０に強固に一体的に接合された状態とされている。これらひれ部１３が形成された構成により、枠フレーム２０を、上記実施例１〜３で示したようなサイドフレーム１０の周面１０Ａを囲う囲い部（２１Ｂ，２３Ａ）を有する形状に成形しなくても、サイドフレーム１０に強固に一体的に接合させた状態に成形することができる。

また、図７に示すように、サイドフレーム１０の横断面形状を、実施例２の図３で示したように、周面１０Ａの一部を凹ませた凹条１１（或いは突出させた凸条）を有する横断面形状とすることにより、枠フレーム２０（第２の構成フレーム）を成形するマグネシウム合金の溶融金属を、サイドフレーム１０の周面１０Ａ全周に回し込まなくとも、サイドフレーム１０を挟み込む形状にして、その挟み込む外周面（周面１０Ａ）上に凹条１１（又は凸条）を形成して凹条１１（又は凸条）に枠フレーム２０の形状がかかるようにマグネシウム合金の溶融金属を流し込んで硬化させることにより、枠フレーム２０を、上記実施例１〜３で示したようなサイドフレーム１０の周面１０Ａを囲う囲い部（２１Ｂ，２３Ａ）を有する形状に成形しなくても、サイドフレーム１０に強固に一体的に接合させた状態に成形することができる。

また、上記各実施例では、本発明の「第１の構成フレーム」に相当するものとしてシートバックフレーム１のサイドフレーム１０を例示し、本発明の「第２の構成フレーム」に相当するものとしてシートバックフレーム１の枠フレーム２０を例示したが、これら「第１の構成フレーム」や「第２の構成フレーム」は、互いに融点の異なる異種の金属材料より成る車両用シートフレームを構成するものであれば、どのような箇所、どのような金属材料よりなるものであっても構わない。但し、第１の構成フレームを第２の構成フレームよりも融点の高い金属材料により形成することが好ましい。具体的には、「第１の構成フレーム」を鉄材とし、「第２の構成フレーム」をマグネシウム合金やアルミニウム合金としたものが挙げられる。

また、上記各実施例では、枠フレーム２０をチクソモールディングによって形成したものを例示したが、枠フレームは、ダイカストで形成されてもよい。また、上記図１〜図６に示した各構成は、それぞれ別個に適用されるものでなくてもよく、これらを適宜組み合わせた構成としたものであってもよい。

１シートバックフレーム（車両用シートフレーム）
１０サイドフレーム（第１の構成フレーム）
１０Ａ周面
１１凹条
１２リブ
１３ひれ部
２０枠フレーム（第２の構成フレーム）
２１上枠部
２１Ａホルダー部
２１Ｂ囲い部
２２横枠部
２３下枠部
２３Ａ囲い部
２４孔部
２５起伏部
Ｂｏ引出口

Claims

互いに融点の異なる異種の金属材料より成る第１の構成フレームと第２の構成フレームとを備えた車両用シートフレームの製造方法であって、
前記第１の構成フレームは、閉じた横断面形状を持つ構成とされ、前記第２の構成フレームは、金属材料の射出成形材から成る構成とされ、
前記第２の構成フレームを成形する溶融金属が流し込まれる成形型内に前記第１の構成フレームをセットし、該第１の構成フレームの外周面の周方向の全域に前記溶融金属を環状に閉じた形で囲うように行き渡らせて一体的に接合させた状態に硬化させることにより、前記第２の構成フレームと前記第１の構成フレームとを互いに一体化させることを特徴とする車両用シートフレームの製造方法。
請求項１に記載の車両用シートフレームの製造方法であって、
前記第１の構成フレームを前記第２の構成フレームよりも融点の高い金属材料により形成したことを特徴とする車両用シートフレームの製造方法。
請求項１又は請求項２に記載の車両用シートフレームの製造方法であって、
前記第１の構成フレームをアルミニウム合金の押出し成形により形成してシートバックのサイドフレームとして構成し、前記第２の構成フレームをマグネシウム合金の射出成形により形成して前記サイドフレームと一体的とされる前記シートバックの上部又は下部のフレームとして構成したことを特徴とする車両用シートフレームの製造方法。